智能车系统设计方案
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图2.2 智能车整体外观
2.2 智能车硬件电路整体设计方案
智能车中的电路包括：微处理器最小系统、电源、传感器电路、电机驱动电路、测速器以及其他周边电路。主要设计原则是最简、实用、可靠和模块。因为电路复杂就增加了故障几率，只要符合要求，提供足够的应用功能就足够，而智能车最容易出现故障的环节往往是硬件电路部分，这部分出现问题的后果也比较致命，所以可靠的电路设计的重要原则之一，另外，模块化设计便于整个系统的修改、升级、更替。具体设计详见第四章。
2.1 智能车机械结构整体设计方案
我们对机械设计部分总体的设计原则定位在：结构紧凑、连接稳固、减轻重量、合理调整重心四个方面。另外根据经典的机械原理，对智能车的传动结构、轮胎、车轮等进行规则允许围的调校。具体容主要有电路板安装排布、支架固定、舵机改装、四轮定位等，具体容将在第三章中介绍，最终车模整体见图2.2。
3.2.2 底盘改装
由于赛道特性，底盘改装目标是尽可能低(能保证通过坡道)，这样可以最大程度保证智能车行驶的稳定性。因此我们降低了底盘高度。另外，由于赛道整体属于平坦路面，没有较大较多的颠簸，所以我们把后避震拆除，并紧固后桥连接件。
3.2.3 前轮定位
B型车模前轮可以调整的角度有主销前倾、倾、前束等，这些角度的调整根据每个车的机械性能不同而不同调整，我们的智能车由于重心位置在中心偏后，因此前轮压力较小，转向负担不大，因此为了增加抓地力和稳定性，选择了主销倾和负前束的调整。另外，由于车模本身的精度限制，这部分角度的调整并不是主要的，仅仅是为了避免负面影响以及修正车模本身的不对称和不平衡问题。图3.4所示
图3.4 前轮定位
主销倾角是指在横向平面主销轴线与地面垂直线之间的夹角，它的作用也是使前轮自动回正。角度越大前轮自动回正的作用就越强，但转向时也就越费力，轮胎磨损增大；反之，角度越小前轮自动回正的作用就越弱。通常汽车的主销倾角不大于8°。
对于模型车，通过调整前桥的螺杆的长度可以改变主销倾角的大小，由于过大的倾角也会增大转向阻力，增加轮胎磨损，所以在调整时可以近似调整为0°3°左右，不宜太大。
克(g)
2300,2230
车模轴距
毫米(mm)
170
车模平均电流(匀速行驶)
毫安(mA)
≈8000
电路电容总量
微法(μF)
≈1600
电磁传感器(电感电容谐振回路)
个
6
寻车传感器(摄像头)
个
1
电感值
mH
6
传感器间距
毫米(mm)
ห้องสมุดไป่ตู้200
干簧管
个
6
赛道信息检测空间精度
毫米(mm)
6
赛道信息检测频率
次/秒
200,30
主销倾和主销后倾都有使汽车转向自动回正，保持直线行驶的功能。不同之处是主销倾的回正与车速无关，主销后倾的回正与车速有关，因此高速时主销后倾的回正作用大，低速时主销倾的回正作用大。
智能车系统设计方案
智能车作为一个整体系统，包括机械、电路硬件、软件三个主要部分，三部分互相联系，相互影响。智能车系统框图见图2.1。
图2.1 智能车系统框图
对这三个部分统筹设计是贯穿始终的原则，机械部分设计将决定智能车能力的最终极限，硬件电路将为智能车提供实现机械潜能所必需的能源、检测手段及控制能力，软件设计针对输入进行处理最终实现对智能车机械和电路的控制。
图3.1 电磁感和摄像头的架设
另外一个传感器是测速传感器，码盘测速方式。具体安装如图3.2所示。
图3.2 测速感器的安装
3.2 车模机械结构的调整与改装
车模本身的机械结构是通用结构，并不适合智能车竞赛的要求，因此要对这些部分进行改装，另外，为了提高车模的运动性能，对一些机械结构还需要调整，比如车轮前束等。这部分着重介绍舵机改装、底盘等部分的调整和改装。
程序编写选用IAR为编译环境，C语言为主要程序编写语言。具体软件设计详见第五章。
2.4 智能车主要技术参数
智能车主要技术参数包括物理尺寸、电路指标等，具体参数见表2.1。
表2.1 智能车主要参数表
项目
单位
参数
车模尺寸(长×宽×高)
毫米(mm)
750×180×230, 270×180×230,
车模重量(带电池)
3.2.1 舵机改装
为了提高舵机反应速度，在相同转角下，有尽可能大的线行程，因此需要延长舵机臂。另一方面，由于舵机扭矩和转角精度的限制，不能无限制延长舵机臂，这样就确定了舵机臂的长度，并使用铝合金片加工成形，尺寸为24mm×38mm。图3.5是舵机安装实物图，四个螺丝将舵机牢固安装在支架上。
图3.3 舵机改装
2.3 智能车软件整体设计方案
软件部分的设计主要是对微处理器K60的程序编写，通过计算 对其各个端口进行读写控制，即将传感器获取的电信号通过单片机端口读入，并经过处理，进行控制算法，最终通过单片机端口输出给硬件电路，对车速、方向等硬件电路进行控制，最终实现对车辆机械部分的控制。
软件的设计原则主要是：效率、结构化、规、易读。因为软件部分涉及到端口输入输出数据的处理，要对车辆硬件进行控制，因此要提高软件处理的效率以达到控制的及时性。另外，整个控制环节有紧密的逻辑关系，因此，软件的结构合理和规化的设计有助于调理逻辑关系，便于修改、调试、扩展及拥有较强的适应能力。
3.1 机械结构制作部分设计
由于大赛提供车模本身是运动型模型车通用车模，并没有提供专门为智能车安装电路、传感器等电路部分的部件，因此这部分机械结构需要自行设计制作并安装。制作部分主要原则为：轻、牢、简，所以我们主要选择铝合金、尼龙等原材料制作，所有自制结构，都是由我们手工制作。
3.1.1
根据前期传感器测试，我们得到电磁传感器的前瞻、架设高度、仰角等参数，根据参数，我们设计了电磁传感器的架设结构如图 3.1。
核心处理器种类及个数
MK60DN512VLL101个
智能车名称（前车）
春香
智能车名称（后车）
梦龙
注：由于设计报告书写期间智能车仍然在进行改进，因此有些数据未能更新。之后的容中涉及到的参数、程序、图片也有类似情况，不做逐一说明。
第一章
智能车机械部分设计主要包括制作和调整两部分容，制作部分的容主要是对车模没有的部分进行设计，包括传感器支架、电路板固定、防撞、测速轮安装等。调整部分则主要是针对智能车车模本身已经有的机械部分，在规则允许围进行调整，改装，提高其运动性能，以适应高速行驶和快速控制，这部分主要包括舵机改装、底盘调整、避震调整、四轮定位等。本章容主要对电路板安装、传感器支架以及机械调校部分进行介绍。
2.2 智能车硬件电路整体设计方案
智能车中的电路包括：微处理器最小系统、电源、传感器电路、电机驱动电路、测速器以及其他周边电路。主要设计原则是最简、实用、可靠和模块。因为电路复杂就增加了故障几率，只要符合要求，提供足够的应用功能就足够，而智能车最容易出现故障的环节往往是硬件电路部分，这部分出现问题的后果也比较致命，所以可靠的电路设计的重要原则之一，另外，模块化设计便于整个系统的修改、升级、更替。具体设计详见第四章。
2.1 智能车机械结构整体设计方案
我们对机械设计部分总体的设计原则定位在：结构紧凑、连接稳固、减轻重量、合理调整重心四个方面。另外根据经典的机械原理，对智能车的传动结构、轮胎、车轮等进行规则允许围的调校。具体容主要有电路板安装排布、支架固定、舵机改装、四轮定位等，具体容将在第三章中介绍，最终车模整体见图2.2。
3.2.2 底盘改装
由于赛道特性，底盘改装目标是尽可能低(能保证通过坡道)，这样可以最大程度保证智能车行驶的稳定性。因此我们降低了底盘高度。另外，由于赛道整体属于平坦路面，没有较大较多的颠簸，所以我们把后避震拆除，并紧固后桥连接件。
3.2.3 前轮定位
B型车模前轮可以调整的角度有主销前倾、倾、前束等，这些角度的调整根据每个车的机械性能不同而不同调整，我们的智能车由于重心位置在中心偏后，因此前轮压力较小，转向负担不大，因此为了增加抓地力和稳定性，选择了主销倾和负前束的调整。另外，由于车模本身的精度限制，这部分角度的调整并不是主要的，仅仅是为了避免负面影响以及修正车模本身的不对称和不平衡问题。图3.4所示
图3.4 前轮定位
主销倾角是指在横向平面主销轴线与地面垂直线之间的夹角，它的作用也是使前轮自动回正。角度越大前轮自动回正的作用就越强，但转向时也就越费力，轮胎磨损增大；反之，角度越小前轮自动回正的作用就越弱。通常汽车的主销倾角不大于8°。
对于模型车，通过调整前桥的螺杆的长度可以改变主销倾角的大小，由于过大的倾角也会增大转向阻力，增加轮胎磨损，所以在调整时可以近似调整为0°3°左右，不宜太大。
克(g)
2300,2230
车模轴距
毫米(mm)
170
车模平均电流(匀速行驶)
毫安(mA)
≈8000
电路电容总量
微法(μF)
≈1600
电磁传感器(电感电容谐振回路)
个
6
寻车传感器(摄像头)
个
1
电感值
mH
6
传感器间距
毫米(mm)
ห้องสมุดไป่ตู้200
干簧管
个
6
赛道信息检测空间精度
毫米(mm)
6
赛道信息检测频率
次/秒
200,30
主销倾和主销后倾都有使汽车转向自动回正，保持直线行驶的功能。不同之处是主销倾的回正与车速无关，主销后倾的回正与车速有关，因此高速时主销后倾的回正作用大，低速时主销倾的回正作用大。
智能车系统设计方案
智能车作为一个整体系统，包括机械、电路硬件、软件三个主要部分，三部分互相联系，相互影响。智能车系统框图见图2.1。
图2.1 智能车系统框图
对这三个部分统筹设计是贯穿始终的原则，机械部分设计将决定智能车能力的最终极限，硬件电路将为智能车提供实现机械潜能所必需的能源、检测手段及控制能力，软件设计针对输入进行处理最终实现对智能车机械和电路的控制。
图3.1 电磁感和摄像头的架设
另外一个传感器是测速传感器，码盘测速方式。具体安装如图3.2所示。
图3.2 测速感器的安装
3.2 车模机械结构的调整与改装
车模本身的机械结构是通用结构，并不适合智能车竞赛的要求，因此要对这些部分进行改装，另外，为了提高车模的运动性能，对一些机械结构还需要调整，比如车轮前束等。这部分着重介绍舵机改装、底盘等部分的调整和改装。
程序编写选用IAR为编译环境，C语言为主要程序编写语言。具体软件设计详见第五章。
2.4 智能车主要技术参数
智能车主要技术参数包括物理尺寸、电路指标等，具体参数见表2.1。
表2.1 智能车主要参数表
项目
单位
参数
车模尺寸(长×宽×高)
毫米(mm)
750×180×230, 270×180×230,
车模重量(带电池)
3.2.1 舵机改装
为了提高舵机反应速度，在相同转角下，有尽可能大的线行程，因此需要延长舵机臂。另一方面，由于舵机扭矩和转角精度的限制，不能无限制延长舵机臂，这样就确定了舵机臂的长度，并使用铝合金片加工成形，尺寸为24mm×38mm。图3.5是舵机安装实物图，四个螺丝将舵机牢固安装在支架上。
图3.3 舵机改装
2.3 智能车软件整体设计方案
软件部分的设计主要是对微处理器K60的程序编写，通过计算 对其各个端口进行读写控制，即将传感器获取的电信号通过单片机端口读入，并经过处理，进行控制算法，最终通过单片机端口输出给硬件电路，对车速、方向等硬件电路进行控制，最终实现对车辆机械部分的控制。
软件的设计原则主要是：效率、结构化、规、易读。因为软件部分涉及到端口输入输出数据的处理，要对车辆硬件进行控制，因此要提高软件处理的效率以达到控制的及时性。另外，整个控制环节有紧密的逻辑关系，因此，软件的结构合理和规化的设计有助于调理逻辑关系，便于修改、调试、扩展及拥有较强的适应能力。
3.1 机械结构制作部分设计
由于大赛提供车模本身是运动型模型车通用车模，并没有提供专门为智能车安装电路、传感器等电路部分的部件，因此这部分机械结构需要自行设计制作并安装。制作部分主要原则为：轻、牢、简，所以我们主要选择铝合金、尼龙等原材料制作，所有自制结构，都是由我们手工制作。
3.1.1
根据前期传感器测试，我们得到电磁传感器的前瞻、架设高度、仰角等参数，根据参数，我们设计了电磁传感器的架设结构如图 3.1。
核心处理器种类及个数
MK60DN512VLL101个
智能车名称（前车）
春香
智能车名称（后车）
梦龙
注：由于设计报告书写期间智能车仍然在进行改进，因此有些数据未能更新。之后的容中涉及到的参数、程序、图片也有类似情况，不做逐一说明。
第一章
智能车机械部分设计主要包括制作和调整两部分容，制作部分的容主要是对车模没有的部分进行设计，包括传感器支架、电路板固定、防撞、测速轮安装等。调整部分则主要是针对智能车车模本身已经有的机械部分，在规则允许围进行调整，改装，提高其运动性能，以适应高速行驶和快速控制，这部分主要包括舵机改装、底盘调整、避震调整、四轮定位等。本章容主要对电路板安装、传感器支架以及机械调校部分进行介绍。